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工程化学化学反应

2011-10-21 39页 ppt 2MB 39阅读

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工程化学化学反应null工程化学电子教案工程化学电子教案生物工程系化学教研室 童志平 2003 年 5 月null第二章化学反应的基本原理 null内容提要和学习要求 本章将要讨论化学反应的一些基本规律,主要包括化学反应的方向;化学反应的程度即化学平衡;化学反应速率;以及应用这些基本规律,分析大气污染的形成及其防治方法。 null学习本章的目的、要求为: (1)理解自发反应的特征及影响过程自发性的两大因素。了解混乱度与熵的概念。 (2)掌握化学反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算,...
工程化学化学反应
null工程化学电子教案工程化学电子教案生物工程系化学教研室 童志平 2003 年 5 月null第二章化学反应的基本原理 null内容提要和学习要求 本章将要讨论化学反应的一些基本规律,主要包括化学反应的方向;化学反应的程度即化学平衡;化学反应速率;以及应用这些基本规律,分析大气污染的形成及其防治方法。 null学习本章的目的、要求为: (1)理解自发反应的特征及影响过程自发性的两大因素。了解混乱度与熵的概念。 (2)掌握化学反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算,能应用或判断反应进行的方向。 (3)理解化学平衡的概念、特点,掌握标准平衡常数)的写法及其与的关系,并能进行有关null计算。理解影响平衡移动的因素,能判断平衡移动的方向。 计算。理解影响平衡移动的因素,能判断平衡移动的方向。 (4)了解化学反应速率、基元反应和反应级数的概念,能运用速率方程和阿仑尼乌斯公式进行有关计算。能解释浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。 (5)了解大气中主要污染物及其防治 2.1化学反应的方向 2.1化学反应的方向 1. 自发过程 (1)热(量)自发地从高温物体传给低温物体。 (2)气体总是自发地从高压区流向低压区。 (3)水总是自发地从高水位的地方流向低水位的地方。null 自发过程虽有不同的现形式,但有许多共同的特征: (1)自发过程有确定的方向性。由于体系内部存在某些差别,如压力差p,温度差T,水位差h等。过程向着减小这些差别、直至消除这些差别的方向进行。 null (2)自发过程进行有一定的限度。自发过程进行到差别(p、T、h)为零时,达到平衡状态,自发过程就达到了一定的限度。如果条件不改变,这种相对平衡状态就不会改变。 null (3)自发过程的方向和限度可以用一定的物理量来判断。例如,在气体膨胀中,用p来判断过程的方向和限度,其方向总是从高压到低压,直到时为止。同理,温度T、水位h可以判断热传递、水流动过程的方向和限度。 2.吉布斯函数2.吉布斯函数 (1)吉布斯函数与自发过程 ΔG < 0 此过程自发进行 ΔG = 0 系统处于平衡态 ΔG > 0 非自发过程null G是体系的状态函数。故G具有下列特征: (1)G的值只与体系的始态和终态有关,而与过程所经历的途径无关。 (2)正、逆过程的吉布斯函数变数值相等而符号相反,即。 (3)G具有加和性。若一个过程可分为几个过程之和,则总过程的G等于各分过程的吉布斯函数变之和。 null G的物理意义为: (1)G是自发过程的推动力。在恒温、恒压,只涉及体积功的条件下,自发过程是朝着体系的吉布斯函数减小(G < 0)的方向进行。 null (2)G是可以利用的能量,即体系的焓变H,由两部分组成,一部分为,是在恒温条件下维持体系内部一定混乱度所需的能量变化,是无法用来做功的;另一部分则为可以用于做有用功的能量(G)。因此,G是体系能提供“有用功”本领的度量,其减小的量—G,应等于体系在过程中可做的最大有用功。 null 在热力学标准态下,发生1mol反应时,反应的吉布斯函数变化叫做化学反应的标准摩尔吉布斯函数变,用 表示。 nullaA + bB = gG + dDnull解:由附表查出各物质的3. 混乱度与熵3. 混乱度与熵 物质内部微观粒子的混乱度(或无序度)可用熵来表达,并用符号“S”表示。 (1) 标准摩尔熵与标准摩尔熵变 ①对于同一物质,物态不同,熵值不同null ②同一种物质在聚集状态相同时,温度升高,热运动加剧,混乱度增大,其标准摩尔熵值随温度升高而增大。 ③在温度和物态相同时,由同样元素组成的物质,结构越复杂,相对分子量越大,标准摩尔熵值越大。nullaA + bB = gG + dD4. 反应自发进行方向的判断4. 反应自发进行方向的判断(1) 反应自发进行方向的粗略判断例2.2 定性判断下列反应自发进行的方向ΔH < 0; ΔS > 0; ΔG < 0nullΔH > 0; ΔS < 0; ΔG > 0ΔH > 0; ΔS < 0; ΔG究竟为正值或负值取决于温度高低。 ΔH < 0; ΔS < 0; ΔG究竟为正值或负值取决于温度高低。null(2) 化学反应的G的计算及自发进行方向的判断 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 1. 化学平衡的特征 (1)化学平衡是一动态平衡,是正反应速率等于逆反应速率的状态。 (2)达到平衡时,化学反应的G = 0,反应达到了该条件下的极限。 (3)化学平衡是相对的。2. 平衡常数的表达式2. 平衡常数的表达式3. 平衡常数(Kθ)与反应的标准摩尔吉布斯函数变null 应当注意: (1)平衡常数表达式与化学方程式书写形式有关。所以,一个平衡常数值对应于一个化学反应方程式。 2)一个平衡反应乘以系数q,新的平衡反应的平衡常数由变为,q可分整数,也可为分数。 例2.3下列反应是工业上制氢和制取燃料的重要反应。例2.3下列反应是工业上制氢和制取燃料的重要反应。-50.75 -22.86 -13715 0 试利用标准摩尔吉布斯函数变计算298.15K时的标准平衡常数,并判断该反应的可行性。解:查表,并将数据各物质下标出。null2.3 化学反应速率2.3 化学反应速率null1.化学反应速率的表示法nullnull2. 浓度对反应速率的影响2. 浓度对反应速率的影响(1) 质量作用定律 对于简单反应(2)反应级数 3.温度的影响和阿仑尼乌斯公式 3.温度的影响和阿仑尼乌斯公式(1) 经验规律 (2) 阿仑尼乌斯公式nullnull5.提高反应速率的方法5.提高反应速率的方法 (1) 增大浓度(或气体压力) (2) 升高温度 (3) 降低活化能nullnullnull
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